2019年半导体材料行业深度报告

2019年半导体材料行业深度报告

导语

在整个半导体产业链中，半导体材料处于产业链上游，是整个半导体行业的重要支撑。在集成电路芯片制造过程中，每一个步骤都需要用到相应的材料，如光刻过程需要用到光刻胶、掩膜版，硅片清洗过程需要用的各种湿化学品，化学机械平坦化过程需要用的抛光液和抛光垫等，都属于半导体材料。

1. 为什么看好半导体材料投资机会

目前，新冠肺炎疫情正在全球蔓延。欧美、日本以及韩国等国家正经受疫情爆发的考验，而我们国内由于得到国家的强力控制，目前疫情已初步得到控制。国外疫情的爆发，将对半导体行业的格局造成一定影响，特别是日本及欧美疫情的加剧，将影响半导体材料供给。而国内疫情由于得到良好的控制，并且在一些半导体材料的细分领域，国内的公司已实现部分国产替代，在供给方面我们先发优势，解晶圆代工厂燃眉之急。

据中证报消息，国家大基金二期三月底可以开始实质投资。国家大基金是半导体行业风向标，国家大基金二期将更加注重对半导体材料及设备的投资。大基金二期以半导体产业链最上游的材料及设备为着力点，推动整个

半导体行业的发展，加速国产替代的进程，国内半导体材料公司将迎来黄金发展期。

1.1 欧美及日本疫情加剧半导体材料供给或将受限

截至3 月14 日14：30 分，海外新冠肺炎确诊病例累计确诊64617 例，较上日增加10393 例，累计死亡2236 例。海外疫情正处于爆发期，特别是意大利、日本、美国、德国、法国及韩国等国家，新冠疫情正愈演愈烈。

在全球半导体材料领域，日本占据绝对主导地位。去年日韩贸易战中，日本限制含氟聚酰亚胺、光刻胶，以及高纯度氟化氢这三种材料的对韩出口，引起了整个半导体领域的震动。在2019 年前5 个月，日本生产的半导体材料占全球产量的52%。同期，韩国从日本进口的光刻胶价值就达到1.1 亿美元。据韩国贸易协会报告显示，韩国半导体和显示器行业在氟聚酰亚胺、光刻胶及高纯度氟化氢对日本依赖度分别为91.9%、43.9%及93.7%。

在半导体制造过程包含的19 种核心材料中，日本市占率超过50%份额的材料就占到了14 种，在全球半导体材料领域处于绝对领先地位。

欧美及日本疫情的加剧，将影响全球半导体材料的供给。目前虽然没有欧美及日本半导体公司受疫情影响的官方报道，但我们认为疫情必将影响这些地区半导体公司的经营情况。在疫情影响下，韩国的三星、SK 海力士等半导体公司多次停产隔离，国内的众多公司也延迟复工。因此，这些处

于疫情爆发期国家的公司也必将受疫情影响。当地时间13 日下午3 点30 分，美国总统特朗普已宣布进入“国家紧急状态”以应对新冠肺炎疫情。

受疫情影响，多国采取封城措施，这将影响半导体材料的运输。韩国、意大利等国先后采取封城措施，来抑制新冠疫情的爆发。封城后将对货物的运输带来极大的不便，这将影响到半导体材料的运输。

国内半导体材料公司占据天时、地利及人和，国产替代将加速。得益于国家强有力的调控措施，以及国内群众的高度配合，国内疫情已初步得到控制，多省市已连续多天未有新病例。目前，国内大多企业已经复工，并开始逐步提升产能。同时，中国是制造业大国，国内半导体制造公司众多，国内厂商的产品在运输上具有相对便利性，特别是在国外封城下，这种便利性能缓解众多晶圆代工厂的燃眉之急，国产替代进程将加速。

1.2 大基金二期即将开启投资半导体材料必将受益

据中证报消息，国家大基金二期三月底应该可以开始实质投资。大基金二期于2019 年10 月22 日注册成立，注册资本为2041.5 亿元。

从目前大基金一期投资的情况来看，一期半导体设备和半导体材料领域合计投入金额57.7 亿元，占大基金一期投资总额的4.2%。而在全球半导体产业中，2018 年半导体设备销售额645.3 亿美元，半导体材料销售额519.4 亿美元，半导体设备和半导体材料合计占全球半导体销售额比

重超过20%。大基金一期在半导体设备和半导体材料领域的投入相对较少。

在投资项目上，大基金一期重点投资半导体制造和设计行业，大基金二期将更关注半导体材料及半导体设备的投资。特别是受日韩贸易战事件影响，国人更加清醒认识到半导体材料的重要性。即使是被认为半导体强国的韩国，有着三星、SK 海力士等国际半导体巨头，但由于在半导体材料领域没有话语权，也将受到极大的制约。半导体设备和半导体材料均处于半导体产业链的上游，在整个半导体产业中有着至关重要的作用。目前国内关键设备及材料主要依赖进口，推动半导体设备和材料的发展势在必行。1.3 半导体材料领域我们看好哪些标的

半导体材料属于高技术壁垒行业，国内由于起步晚，整体相对落后，目前半导体材料高端产品大多集中在美国、日本、德国等国家和地区生产商。但在一些细分领域，国内已有企业突破国外技术垄断，在市场占有一定的份额，如国内抛光液龙头安集科技、特种气体龙头华特气体、超纯试剂及光刻胶领域龙头晶瑞股份、近期收购LG 化学旗下彩色光刻胶事业布局显示光刻胶领域的雅克科技、国内靶材龙头江丰电子等。

在投资策略上，我们建议关注半导体材料各细分领域龙头企业，特别是进入长江存储产业链的材料公司。大基金二期明确投资长江存储，助力长江存储产能提升。长江存储已开启一期产能扩张，目前的产能在1~2 万片/月，一期目标产能10 万片/ 月。长江存储64 层TLC 3D NAND 闪存已经正式量产，当前的核心任务是产能爬坡，需要尽早达成64 层三维闪

存产品月产能10 万片。根据长江存储的规划，未来还将开启二期及三期产能扩张，二期项目产能将达到30 万片/月，最终三期项目预计在2030 年完成，产能将提升到100 万片/月。

长江存储产业链半导体材料标的公司，推荐关注安集科技及华特气体。2018 年长江存储是安集科技的第三大客户，为安集科技贡献1891 万元的收入。华特气体方面，2018 年公司来自长江存储的收入为1206.5 万元，是公司的第4 大客户，2019 年上半年来自长江存储的收入为1032 万元，占比2.64%，上升为公司第二大客户。

安集科技：公司是国内CMP 抛光液及光刻胶去除剂龙头，特别是在抛光液领域，是国内目前唯一供应商，产品已经实现向包括中芯国际、台积电、长江存储等国际一线代工厂供货。长江存储产能大幅提升，安集科技将直接受益。特别是长江存储对钨抛光液的需求大，安集科技已建有钨抛光液生产线与之对接，未来钨抛光液的供应将大幅放量。钨抛光液的毛利率在80%以上，放量将大幅提升公司的盈利能力。

华特气体：公司是国内首家打破高纯六氟乙烷、高纯三氟甲烷等多种产品进口制约的公司。Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和Kr/F/Ne 等 4 种混合气于2017 年通过全球最大的光刻机供应商ASML 公司的产品认证。目前，公司是我国唯一通过ASML 公司认证的气体公司，亦是全球仅有的上述 4 个产品全部通过其认证的四家气体公司之一。公司产品实现了对国内8 寸以上集成电路制造厂商超过80%的客户覆盖率，客户包含中芯国际、华虹宏力、长江存储、台积电、京东方等众多国际知名企业，并进

入了英特尔（Intel）、美光科技（Micron）、德州仪器（TI）、海力士（Hynix）等全球领先的半导体企业供应链体系。

此外，建议关注长江存储其他国内半导体材料相关标的，如已通过长江存储正片认证的国内大硅片龙头上海新昇，国内抛光垫龙头鼎龙股份，通过并购进入电子材料领域的雅克科技，半导体靶材龙头江丰电子，以及国内湿化学品及光刻胶领域龙头晶瑞股份。

2. 半导体材料：半导体产业基石

2.1 半导体材料是半导体产业链重要支撑

在整个半导体产业链中，半导体材料处于产业链上游，是整个半导体行业的重要支撑。在集成电路芯片制造过程中，每一个步骤都需要用到相应的材料，如光刻过程需要用到光刻胶、掩膜版，硅片清洗过程需要用的各种湿化学品，化学机械平坦化过程需要用的抛光液和抛光垫等，都属于半导体材料。

半导体材料是半导体行业的物质基础，材料质量的好坏决定了最终集成电路芯片质量的优劣，并影响到下游应用端的性能。因此，半导体材料在整个产业链中有着重要地位。

2.2 2018 年全球半导体材料销售额创历史新高

2018 年全球半导体材料销售额519.4 亿美元，销售额首次突破500 亿美元创下历史新高。2018 年全球半导体材料销售增速10.65%，也创下自2011 年以来的新高。

全球半导体材料销售额增速与半导体销售增速具有较高的一致性，2017 年两者同步高速增长的原因是DRAM市场的迅猛发展，2017年DRAM实际增速高达77%。2018 年受供求关系影响，存储市场增速减缓，半导体销售额及半导体材料销售额增速均下降。

半导体材料销售额占全球半导体销售额比例在2012 年达到峰值，占比超过16%，近些年逐步下降，2018 年占比约11%。占比下降的主要原因是2013 年开始受益于存储市场的快速增长，半导体销售额增速开始回升，2013-2018 年半导体销售增速一直高于半导体材料销售增速。

近年来，中国大陆半导体材料的销售额保持稳步增长。2018 年大陆半导体材料销售额84.4 亿美元，增速10.62%，销售额创下历史新高。

受益于国内半导体行业高景气度带动，大陆在半导体材料销售额增速方面一直领先全球增速。

受益于国内晶圆厂的大量投建，国内半导体材料的需求将加速增长。据SEMI估计，2017-2020全球将有62座新晶圆厂投产，其中26座坐落中国大陆，占总数的42%。半导体材料属于消耗品，随着大量晶圆厂建设完成，半导体材料的消耗量将大大增加，将有力促进国内半导体材料行业的发展，国内半导体材料销售额全球占比将进一步提升。我们预计2019-2021 年，大陆半导体销售额分别为94.5 亿美元、108.6 亿美元和128 亿美元，增速分别为12%、15%和17.8%。

从全球国家和地区来说，中国台湾依然是半导体材料消耗最大的地区。2018 年台湾地区半导体销售额114.5 亿美元，全球占比22.04%。中国大陆占比16.25%排名全球第三，略低于16.79%的韩国。

2.3 晶圆制造材料是半导体材料核心

按制造工艺不同，半导体材料可以分为晶圆制造材料和封装材料。其中，晶圆制造材料由于技术要求高，生产难度大，是半导体材料的核心。2018 年晶圆制造材料全球销售额为322 亿美元，占全球半导体材料销售额的62%。晶圆制造材料全球销售额增速15.83%，高于全球半导体材料销售额增速。

晶圆制造材料包含硅、掩膜版、光刻胶、电子气体、CMP 抛光材料、湿化学品、溅射靶材等，其中硅的占比最高，整个晶圆制造材料超过三分之一。

2.4 半导体材料技术壁垒高国内自给率低

半导体材料属于高技术壁垒行业，特别是晶圆制造材料，技术要求高，生产难度大。目前，半导体材料高端产品大多集中在美国、日本、德国、韩国、中国台湾等国家和地区生产商。国内由于起步晚，技术积累不足，整体处于相对落后的状态。目前，国内半导体材料主要集中在中低端领域，高端产品基本被国外生产商垄断。如硅片，2017 年全球五大硅片厂商占据了全球94%的市场份额。

近年来国内半导体材料生产商加大了研发投入，大力推进半导体材料的研发及生产，力争实现国产替代。目前在部分细分领域，已经突破国外垄断，实现规模化供货。如CMP 抛光材料的龙头企业安集科技，公司化学机械抛光液已在130-28nm 技术节点实现规模化销售，主要应用于国内8 英寸和12 英寸主流晶圆产线；溅射靶材龙头江丰电子，7 纳米技术节点实现批量供货，同时还满足了国内厂商28 纳米技术节点的量产需求。

3. 半导体材料：品种多技术壁垒高

3.1 半导体材料--硅

3.1.1 硅是最重要的半导体材料

硅是半导体行业中最重要的材料，约占整个晶圆制造材料价值的三分之一。目前，90%以上的集成电路芯片是用硅片作为衬底制造出来的。整个半导体产业就是建立在硅材料之上的。

硅片质量对半导体制造至关重要。在硅片上制造的芯片最终质量与采用硅片的质量有直接关系。如果原始硅片上游缺陷，那么最终芯片上也肯定存在缺陷。

按晶胞排列是否规律，硅可分为单晶硅和多晶硅。单晶硅晶胞在三维方向上整齐重复排列，而多晶硅晶胞则呈不规律排列。单晶硅在力学性质、电学性质等方面，都优于多晶硅。集成电路制造过程中使用的硅片都是单晶

硅，因为晶胞重复的单晶结构能够提供制作工艺和器件特性所要求的电学和机械性质。

硅片的制备从晶体生长开始，形成单晶锭后经过修整和磨削再切片，再经过边缘打磨、精研、抛光等步骤后，最后检查得到的硅片是否合格。3.1.2 单晶硅生产

单晶生长分为直拉（CZ）法和区熔（FZ）法，直拉法是目前主流的生长方法，占据90%市场。

直拉法：工艺成熟，更容易生长大直径单晶硅，生长出的单晶硅大多用于集成电路元件。

区熔法：由于熔体不与容器接触，不易污染，因此生长出的单晶硅纯度较高，主要用于功率半导体。但区熔法较难生长出大直径单晶硅，一般仅用于8 寸或以下直径工艺。

3.1.3 大直径是硅片未来发展方向

大尺寸硅片是硅片未来发展的趋势。大尺寸硅片带来的优点有两个：

单片硅片制造的芯片数目越多：在同样的工艺条件下，300mm 半导体硅片的可使用面积超过200mm 硅片的两倍以上，可使用率（衡量单位晶圆可生产的芯片数量的指标）是200mm 硅片的2.5 倍左右，大尺寸硅片上能制造的芯片数目更多；

利用率更高：在圆形硅片上制造矩形的硅片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，从而带来部分浪费，随之晶圆尺寸的增大，损失比就会减小。

随着半导体技术的发展和市场需求的变化，大尺寸硅片占比将逐渐提升。目前8 英寸硅片主要用于生产功率半导体和微控制器，逻辑芯片和存储芯片则需要12 英寸硅片。2018 年12 英寸硅片全球市场份额预计为68.9%，到2021 年占比预计提升至71.2%。

3.1.4 硅片市场情况

半导体硅片投入资金多，研发周期长，是技术壁垒和资金壁垒都极高的行业。由于下游客户认证时间长，硅片厂商需要长时间的技术和经验积累来提升产品的品质，满足客户需求，以获得客户认证。

目前全球硅片市场处于寡头垄断局面。2018 年全球半导体硅片行业销售额前五名企业的市场份额分别为：日本信越化学28%，日本SUMCO 25%，中国台湾环球晶圆14%，德国Siltronic 13%，韩国SK Siltron 9%，前五名的全球市场市占率接近90%，市场集中度高。

近年来全球半导体硅片出货面积稳步增长。2018 年全球半导体硅片出货面积达127.3 亿平方英寸，同比2017 年增长7.79%；销售金额为113.8 亿美元，同比2017 年增长30.65%，单价每平方英寸0.89 美元，较2017 年增长21%。